Cửa sổ "thông minh" giúp tạo ra năng lượng

Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Trường Kỹ thuật Rice's Brown (thuộc Đại học Rice, Texas, Hoa Kỳ) vừa phát triển một loại cửa sổ hình vuông, có khả năng "biến" quang năng thành điện năng.

Phối cảnh tấm cửa sổ năng lượng có khả năng "biến" quang năng thành điện năng. Nguồn ảnh: sciencedaily.com.

Theo đó, loại cửa sổ này được thiết kế, chế tạo với phương pháp kẹp một tấm polymer có tên PNV (poly [naphthalene-alt-vinylene]) liên hợp giữa hai tấm acrylic trong suốt. Nó được thiết kế để hấp thụ ánh sáng ở một bước sóng cụ thể và hướng nó đến các cạnh bảng được lót bằng pin mặt trời.

Polymer liên hợp là các hợp chất hóa học có thể được điều chỉnh theo các đặc tính hóa học hoặc vật lý cụ thể cho nhiều ứng dụng khác nhau, như màng dẫn điện hoặc cảm biến cho các thiết bị y sinh.

Theo Rafael Verduzco, đại diện nhóm nghiên cứu, hợp chất polymer trên có tác dụng hấp thụ và phát ra ánh sáng đỏ, nhưng việc điều chỉnh các thành phần phân tử giúp chúng hấp thụ ánh sáng với nhiều màu sắc khác nhau. Bí quyết là, như một ống dẫn sóng, nó tiếp nhận ánh sáng từ bất kỳ hướng nào nhưng hạn chế việc ánh sáng rời đi, tập trung vào các tấm pin năng lượng mặt trời, từ đó chuyển thành điện năng.

"Hiện tại, mái nhà sử dụng năng lượng mặt trời đang là giải pháp chủ đạo, nhưng bạn cần tối đa hóa hiệu quả của chúng đồng thời hoàn thiện vẻ bề ngoài của chúng. Chính vì vậy, cửa sổ năng lượng của chúng tôi là một giải pháp hữu ích. Chúng sẽ tái chế ánh sáng từ bên trong tòa nhà thành điện khi trời tối. Trên thực tế, các thử nghiệm cho thấy chúng có hiệu quả hơn trong việc chuyển đổi ánh sáng xung quanh từ đèn LED so với ánh sáng mặt trời trực tiếp, mặc dù ánh sáng mặt trời mạnh hơn 100 lần. Ngoài ra, polymer cũng có thể được điều chỉnh để chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng hồng ngoại và tia cực tím mà vẫn duy trì độ trong suốt. “Các polyme thậm chí có thể được in trên các tấm panel thành các mẫu hoa văn, từ đó có thể được biến thành tác phẩm nghệ thuật" " - Rafael cho biết.

Cũng theo đại diện nhóm nghiên cứu, các tấm pin đã được thử nghiệm cho thấy hiệu suất chuyển đổi điện năng lên đến 2,9% dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp và 3,6% dưới ánh sáng LED xung quanh.

Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục điều chỉnh, bổ sung các tiến bộ khoa học nhằm cải tiến sản phẩm.

Rafael cho biết, “Một vấn đề khi sử dụng polyme liên hợp cho ứng dụng này là tính không ổn định và phân hủy nhanh chóng. Nhưng chúng tôi đã biết thêm được nhiều điều về việc cải thiện tính ổn định của polyme liên hợp trong những năm gần đây. Trong tương lai, chúng tôi có thể thiết kế polyme với tính ổn định và các đặc tính quang học mong muốn."


  • 08/03/2021 09:07
  • Ngọc Duy (theo sciencedaily.com)